Mehanika zaklepanja obremenitve in največja zmogljivost izvleka ( 𝑄 𝑢 ): Fizika mobilizacije stožca tal pri udarnih zemeljskih sidrih

Mehanika zaklepanja obremenitve in največja zmogljivost izvleka (𝑄𝑢): Fizika mobilizacije stožca tal pri tolkalihZemeljsko sidros

Pri geotehničnem načrtovanju z visokimi obremenitvami, začasnih povezavah za izkope, stolpih za prenos moči in strukturnih temeljnih sistemih je vgradnja udarnega zemeljskega sidra le polovica inženirske enačbe. Kritični prehod od gnane prebojne palice do visoko zmogljivega nateznega elementa se zgodi med fazo blokiranja obremenitve.
Ko se sidro s prekucno ploščo na začetku zabije, predstavlja ozek prečni prerez z nizko odpornostjo, ki prereže plasti tal. Vendar pa se sidro, ko doseže projektno globino vgradnje in uporabi aksialno varnostno napetost, zavrti za 90 stopinj pod zemljo in se zasuka od navpičnega voznega profila do vodoravne nosilne plošče, pravokotne na vektor obremenitve.
Razumevanje osnovne geotehnične fizike mobilizacije zemeljskega stožca in izračun končne zmogljivosti izvleka (𝑄𝑢) je bistveno za določanje zemeljskih sider v spremenljivi mehaniki tal.

 

1. Geotehnična fizika mobilizacije zemeljskega stožca
Ko je sidro popolnoma zasukano v položaj zaklenjene obremenitve, se sidro ne zanaša na trenje kože vzdolž ozke palice; deluje kot globoka mehanska nosilna plošča. Ko se napetost poveča, plošča mobilizira prisekan obrnjen stožec ali piramido naravne zemlje neposredno nad njo.
Plitvo proti globokemuZemeljsko sidroNačini napak:

Vedenje plitvega sidra (𝐻/𝐷<(𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): At shallow embedment depths (𝐻), the mobilized soil cone extends all the way to the ground surface, resulting in a visible surface heave and a failure surface governed by the classic Terzaghi earth pressure theory.

Obnašanje globokega sidra (𝐻/𝐷 Večje ali enako (𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): Pri razmerjih globokega vgrajevanja (običajno, kjer je globina 𝐻 večja od 5- do 8-kratne širine plošče 𝐷), se način odpovedi premakne na lokalizirano strižno prebijanje. Napeto polje tvori stisnjeno plastično cono nad ploščo, ne da bi pri tem poškodovalo površino tal, kar drastično poveča učinkovitost držanja.

 

2. Matematično modeliranje končne izvlečne zmogljivosti (𝑄𝑢) Končna zadrževalna zmogljivost (𝑄𝑢) udarnega sidra z obremenitvijo je izračunana z uporabo parametrov strižne trdnosti tal, izpeljanih iz Mohr-Coulombovega kriterija porušitve:

𝑄𝑢=𝐴𝑝⋅(𝑐⋅𝑁𝑐+𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞+0.5⋅𝛾⋅𝐷⋅𝑁𝛾)

 

Kje:𝐴𝑝= Efektivna površina zasukane nosilne plošče sidra.

𝑐= Neodrenirana kohezija tal.
𝛾= Efektivna teža enote okoliške matrice prsti.
𝐻= Globina vgradnje do sredine sidrne plošče.
𝐷= Značilna širina/premer sidrne plošče.
𝑁𝑐, 𝑁𝑞,𝑁𝛾= Faktorji geotehnične zmogljivosti, ki jih narekujeta kot notranjega trenja (𝜙) tal in razmerje vgradnje (𝐻/𝐷).

V kohezivnih tleh (glina) je zmogljivost v veliki meri odvisna od 𝑐⋅𝑁𝑐, medtem ko v brezkohezijskih tleh (pesek in prod) tlak preplavitve (𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞) narekuje skupni izvlečni upor.

 

3. Testiranje in optimizacija razdalje med sedeži
Med namestitvijo na terenu dokazno testiranje potrdi tako teoretične izračune zmogljivosti kot strukturno celovitost strojne opreme sidra:

Dovoljena razdalja med sedenjem: Med začetnim napenjanjem sidrna plošča prepotuje kratko razdaljo skozi zemljo, kar je znano kot razdalja med sedenjem, da se popolnoma obrne za 90 stopinj v položaj zaklenjene obremenitve. Odvisno od stisljivosti tal je razdalja med sedeži običajno od 0 do 1
krat dolžina telesa sidra.

Dejavniki preverjanja in varnosti: Testiranje na terenu uporablja dokazno obremenitev, ki je enaka 1,2- do 1,5-kratni delovni konstrukcijski obremenitvi. To zaklene predhodno stiskanje domače zemlje in odpravi začetno posedanje pred končno strukturno povezavo, kar zagotavlja visok faktor varnosti (𝐹𝑠 Večji ali enak 2,0) pred dinamičnimi operativnimi obremenitvami.

V: Kakšna je primarna mehanska sprememba, ki se pojavi med fazo zaklepanja obremenitve tolkalazemeljsko sidro?A: Blokada obremenitve uporablja aksialno napetost, da prisili zakopano sidrno telo, da se obrne za 90 stopinj od njegovega ozkega pogonskega vektorja do široke usmerjenosti ležaja, pri čemer se neposredno oprime gmote tal nad ploščo.

V: Kakšna je razlika med načinoma porušitve plitvega in globokega sidra? O: Plitva sidra mobilizirajo stožec zemlje, ki doseže površino tal, kar povzroči dviganje površine. Globoka sidra (𝐻/𝐷 Večja ali enaka 5–8) povzročijo lokalizirano plastično strižno porušitev znotraj podzemne matrice, kar nudi znatno večjo odpornost na držanje brez motenj na površini tal.

V: Kako razdalja med sedeži vpliva na namestitev sidrnega polja?

O: Sedežna razdalja je linearni premik, ki je potreben, da se sidro v celoti zavrti za 90 stopinj pod zemljo med začetnim preverjanjem napenjanja. Vračunavanje te razdalje v globino vgradnje zagotavlja, da se sidro konča na natančno predvideni globini vgradnje.

 

#Load-Lock Mehanika, #Ultimate Pull-Out Formula Capacity, #Soil-Cone Mobilization, #Percussion Earth Anchor Engineering, #Shanxi Century Metal Industries.